CN108869056B - 一种可变气缸发动机停缸装置及其控制方法 - Google Patents

一种可变气缸发动机停缸装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可变气缸发动机停缸装置，包括：第一凸轮轴；第二凸轮轴，其与所述第一凸轮轴同轴相对转动连接；第一轴肩，其固定套设在所述第一凸轮轴上；第二轴肩，其固定套设在所述第二凸轮轴上；啮合套，其为圆环形，且同轴设置在所述第一轴肩和所述第二轴肩之间；花键毂，其同轴设置在所述啮合套内且固定套设在所述第二凸轮轴上；其中，所述花键毂与所述啮合套同步转动，所述啮合套能够沿所述花键毂轴向滑动。通过凸轮轴上的轴肩和啮合套的相互磁力作用实现第一凸轮轴和第二凸轮轴的分离或啮合。本发明还提供一种可变气缸发动机停缸装置的控制方法，基于BP神经网络根据车辆行驶工况对线圈中电流的方向、大小以及燃油供给进行控制。

Description

一种可变气缸发动机停缸装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及可变气缸发动机技术领域，更具体的是，本发明涉及一种可变气缸发动机的停缸装置及其控制方法。
背景技术
发动机可变气缸技术是目前汽车发动机中一项重要技术。因发动机在部分负荷时节气门开度小，节流作用大，致使进气歧管压力降低，降低了发动机的充气效率，使滞留在气缸内的残余废气量相对增多，从而降低了燃油混合气的燃烧品质，增加了燃油消耗和排放污染。
可变气缸技术就是在不需要发动机大功率输出时，控制关闭一部分或半数气缸，以减少燃油消耗和降低排放。基于多气缸大排量发动机的汽车在通常行驶中并不需要太大功率输出，可变气缸技术更适用于多气缸大排量发动机，通过停缸技术可直接控制发动机在动力输出和燃油消耗之间取得良好的平衡效果。
现有技术中，有人采用可以内部滑动的气门推杆，气门推杆内设置有弹簧和卡销，一个液压装置可以控制卡销是否将内外筒锁死。锁死时内外筒形成一个整体来驱动气门使气缸正常工作，当卡销收回内部套筒里面时内外两个套筒独立活动，从而丧失了对气门的驱动力，气缸停止工作。在发动机中设计了独特的油道，依靠润滑系统中的润滑油提供液压推动卡销，卡销本身带有回位弹簧，当液压消失时能够自动回位。此种方法内部结构复杂且需要较好的密封性，对发动机的加工有较高的要求，并且后期维修困难。、
或者是，在进排气两侧凸轮轴上安装一套零行程的凸轮，每跟凸轮有4个AVS电磁阀进行控制。在特定条件下，AVS电磁阀会将2、3、5、8气缸的凸轮轴切换至零角度凸轮，凸轮轴将无法驱动气门运动，2、3、5、8气缸的进排气门便处于关闭状态，同时停止点火和供油，实现气缸的停止工作。通过多个电磁阀的共同使用，不仅导致发动机整体质量的增加，也使发动机的整体控制更加复杂，当出现个别电磁阀出现故障时，将不能很好的进行可变气缸控制。
发明内容
本发明的一个目的是设计开发了一种可变气缸发动机停缸装置，通过凸轮轴上的轴肩和啮合套的相互磁力作用实现第一凸轮轴和第二凸轮轴的分离或啮合，实现凸轮轴的独立转动或者同步转动。
本发明的另一个目的是设计开发了一种可变气缸发动机停缸装置的控制方法，基于BP神经网络根据车辆行驶工况对线圈中电流的方向、大小以及燃油供给进行控制。
本发明还能根据线圈中电流的大小控制啮合套与第一轴肩或者第二轴肩的吸引力大小。
本发明提供的技术方案为：
一种可变气缸发动机停缸装置，包括：
第一凸轮轴，其与发动机链轮固定连接；
第二凸轮轴，其与所述第一凸轮轴同轴相对转动连接；
第一轴肩，其固定套设在所述第一凸轮轴上；
第二轴肩，其固定套设在所述第二凸轮轴上；
其中，所述第一轴肩与所述第二轴肩设置在所述第一凸轮轴和所述第二凸轮轴之间，均为永磁体，并且相对侧面的磁极相同；
啮合套，其为圆环形，且同轴设置在所述第一轴肩和所述第二轴肩之间；
花键毂，其同轴设置在所述啮合套内且固定套设在所述第二凸轮轴上；
其中，所述花键毂与所述啮合套同步转动，所述啮合套能够沿所述花键毂轴向滑动；
第一锁环，其空套在所述第一凸轮轴上，且沿轴向靠近所述花键毂方向延伸设置有第一圆环形锥面，所述第一锁环能够与所述啮合套配合；
啮合圈，其固定套设在位于所述第一轴肩和第一锁环之间的所述第一凸轮轴上，且沿轴向靠近所述第一锁环方向延伸设置有与所述第一圆环形锥面配合的第二圆环形锥面；
线圈，其周向间隙缠绕所述啮合套，且所述线圈的轴向长度小于所述啮合套的轴向长度；
其中，当所述线圈通正向电流时，所述啮合套与所述第一轴肩相互吸引，所述第一凸轮轴与第二凸轮轴同步转动；当所述线圈通反向电流时，所述啮合套与所述第一轴肩相互排斥，所述第一凸轮轴相对第二凸轮轴转动。
优选的是，还包括：
第一花键齿，其沿所述啮合套轴向设置且周向均匀分布在所述啮合套内环面上；
第一凹槽，其沿所述啮合套轴向设置且周向均匀分布在所述啮合套内环面上；
环形槽，其同轴设置在所述啮合套内环面中部；
第二花键齿，其沿所述花键毂轴向设置且周向均匀分布在所述花键毂上，所述第一花键齿与所述第二花键齿啮合；
第二凹槽，其沿所述花键毂轴向设置且周向均匀分布在所述花键毂上，所述第二凹槽与所述第一凹槽一一对应。
优选的是，还包括：
滑块，其轴向设置在所述第一凹槽和第二凹槽内；
通孔，其设置在所述滑块中部；
定位销，其穿过所述通孔且一端设置在所述环形槽内，另一端设置在所述第二凹槽内，所述定位销另一端能够沿所述第二凹槽轴向运动；
弹簧，其套设置在所述定位销另一端，用于支撑所述定位销一端置于所述环形槽内。
优选的是，所述第一圆环形锥面周向与所述滑块对应设置有缺口，所述缺口的宽度大于所述滑块的宽度；当所述滑块位于所述缺口中部时，所述啮合套与所述第一锁环同步。
优选的是，还包括：
第三花键齿，其沿所述第一锁环轴向设置且周向分布在所述第一锁环上，所述第三花键齿能够与所述第一花键齿啮合；
第四花键齿，其沿所述啮合圈轴向设置且周向分布在所述啮合圈上，所述第四花键齿能够与所述第一花键齿啮合。
优选的是，还包括：
第一倒角，其设置在靠近所述第三花键齿的所述第一花键齿一端；
第二倒角，其设置在靠近所述第一倒角的第三花键齿一端；
第三倒角，其设置在靠近所述第三花键齿的所述第四花键齿一端；
其中，所述第一倒角、第二倒角和第三倒角相同。
优选的是，还包括：
第二锁环，其通过垫圈支撑套设在所述第二凸轮轴上，且沿轴向靠近所述花键毂方向延伸设置有第三圆环形锥面，用于限制所述啮合套复位后继续沿所述啮合套轴向远离所述第一轴肩运动；
螺纹，其设置在所述第一圆环形锥面内环面；
阻尼垫圈，其套设在所述第二圆环形锥面根部。
一种可变气缸发动机停缸装置的控制方法，采集车辆行驶工况并基于BP神经网络对啮合套缠绕的线圈中电流的方向、大小以及燃油供给进行控制，具体包括如下步骤：
步骤一、按照采样周期，通过传感器测量车速、发动机转速以及链轮相对第一凸轮轴的转角；
步骤二、确定三层BP神经网络的输入层神经元向量x＝{x1,x2,x3}；其中，x1为车速，x2为发动机转速，x3为链轮相对第一凸轮轴的转角；
步骤三、所述输入层向量映射到隐层，隐层的神经元为m个；
步骤四、得到输出层神经元向量o＝{o1,o2,o3}；其中，o1为线圈中电流的方向，o2为线圈中电流的大小，o3为第二凸轮轴对应的气缸内燃油供给状态；所述输出层神经元值为当o1为1时，此时线圈中电流为正向，当o1为0时，此时线圈中电流为反向；所述输出层神经元值为/>当o3为T时，此时第二凸轮轴对应的气缸内有燃油供给，当o3为F时，此时第二凸轮轴对应的气缸内没有燃油供给。
优选的是，所述隐层的神经元为4个。
优选的是，还包括：通过线圈中电流大小控制啮合套与第一轴肩或者第二轴肩的吸引力：
其中，F为啮合套与第一轴肩或者第二轴肩的吸引力，I为线圈中电流的大小，N为线圈匝数，r为啮合套的外环半径，δ为线圈与啮合套之间气隙间距，rw为线圈半径，x为啮合套深入线圈内腔的轴向长度，ll为线圈的轴向长度。
本发明所述的有益效果：
1、本发明提供的可变气缸发动机停缸装置，其基于锁环式同步啮合机构实现的发动机停缸，该装置具有结构简单、稳定好，且方便安装等特点。该装置是通过安装在凸轮轴上的固定轴肩和滑移啮合套的相互磁力作用实现第一凸轮轴和第二凸轮轴的分离或啮合，以实现第一凸轮轴和第二凸轮轴的独立转动或同步转动，即半数气缸或全部气缸的运转。从而满足发动机在不同行驶工况下的发动机功率输出需求，兼顾发动机低速及高速行驶工况下的燃油消耗和动力输出。
2、本发明提供的可变气缸发动机停缸装置的控制方法，基于BP神经网络根据车辆行驶工况对线圈中电流的方向、大小以及燃油供给进行控制；还能根据线圈中电流的大小控制啮合套与第一轴肩或者第二轴肩的吸引力大小。
附图说明
图1为本发明所述可变气缸发动机停缸装置的结构图。
图2为本发明所述同步啮合总成装置的结构组成图。
图3为本发明所述同步啮合总成装置结构剖视图。
图4为本发明所述电磁线圈电流方向控制电路图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-4所示，本发明提供一种可变气缸发动机停缸装置，该停缸装置介于发动机进排气凸轮轴的轴中间位置，该装置把发动机进排气凸轮轴103一分为二成第一凸轮轴111和第二凸轮轴112。同轴设置的第一凸轮轴111和第二凸轮112轴通过同轴设置的固定轴肩即第一轴肩1111和第二轴肩1121(永磁体)和滑移啮合套208(电磁铁)的相互磁力作用来实现其分离或啮合，以实现第一凸轮轴111和第二凸轮轴112的独立转动或两者的同步转动，即半数气缸或全部气缸的运转，所述第一轴肩1111与所述第二轴肩1121相对侧面的磁极相同。
该型发动机的进排气凸轮轴103和104是由进排气凸轮轴链轮101和102通过发动机链条带动运转的。该型发动机是基于指状式摇臂107和凸轮106驱动气门机构来控制发动机进排气门108的开启和闭合。其中，进气凸轮轴103和排气凸轮轴104均由第一凸轮轴111和第二凸轮轴112同轴连接构成，第一凸轮轴111和第二凸轮轴112分别通过凸轮轴固定器109和轴承105支撑在发动机机体内。该型发动机正是通过发动机ECU控制同步啮合总成装置(即停缸装置)201来实现第一凸轮轴111和第二凸轮轴112的分离或同步，进而驱动发动机的半数气缸或全部气缸运转。
该可变气缸发动机的停缸装置是由同步啮合总成装置201各部件组成，如图2所示，通过该同步啮合总成装置201可使第一凸轮轴111和第二凸轮轴112实现分离或同步，且其对应的结构剖视图如图3所示。
该同步啮合总成装置(即停缸装置)201置于第一凸轮轴111和第二凸轮轴112的连接处，其由啮合圈202、第一卡环203、第二卡环212、第一锁环204、第二锁环213、花键毂205、滑块206、定位销211、弹簧207、啮合套208、线圈支架209、线圈210组成。其中，啮合套208的外径尺寸与第一轴肩1111和第二轴肩1121的外径尺寸大小一致。
第一凸轮轴111与第二凸轮轴112之间采用滚针轴承301同轴连接，使得第一凸轮轴111和第二凸轮轴112能够相对独立转动，便于第一凸轮轴111和第二凸轮轴112的分离或同步，花键毂205的内孔通过花键与第二凸轮轴112的左端花键连接，花键毂205的外花键(即第二花键齿，其沿所述花键毂205轴向设置且周向均匀分布在所述花键毂205上)与啮合套208的内花键(即第一花键齿，其沿所述啮合套208轴向设置且周向均匀分布在所述啮合套208内环面上)做轴向滑动连接，另外，第一花键齿与第二花键齿啮合，使得花键毂205既与啮合套208做轴向滑动连接，还能够使得花键毂205与啮合套208同步转动。
第一轴肩1111和第二轴肩1121分别布置在凸轮轴固定器109的内侧并分别固定在第一凸轮轴111和第二凸轮轴112上，且第一轴肩1111和第二轴肩1121在花键毂205两侧之间分别设置有第一锁环204和第二锁环213(同步锁环)。第一锁环204与第一轴肩1111之间有一固定在第一凸轮轴111上的啮合圈202，并用第一卡环203做轴向定位，其沿轴向靠近所述第一锁环204方向延伸设置有与所述第一圆环形锥面配合的第二圆环形锥面，第一锁环204空套在第一凸轮轴111上，且沿轴向靠近所述花键毂205方向延伸设置有第一圆环形锥面，所述第一锁环204能够与所述啮合套208配合。第二锁环213紧邻第二轴肩1121(二者之间无啮合圈)，且第二锁环213与第二凸轮轴112之间采用锥形垫圈302支撑，并用第二卡环212做轴向定位，不随其他部件一起做轴向滑动。
第一锁环204的内锥面与啮合圈202的外端面形状相同，二者通过锥面接触，组成锥面摩擦副，可使转速不等的第一锁环204和啮合圈202在结合之前迅速达到同步，以尽可能地降低第二凸轮轴112静止的阻滞作用。同时为增大第一锁环204与啮合圈202锥面之间的摩擦作用，在第一锁环204内锥面上加工精细螺纹以提高摩擦系数；且为降低二者完全接触时的相对转速，在靠近啮合圈202的锥面根部增加阻尼垫圈，以提高二者最后完全啮合时的阻尼摩擦系数。
第一锁环204的外圆柱面上有短花键齿圈(即第三花键齿，其沿所述第一锁环204轴向设置且周向分布在所述第一锁环204上，所述第三花键齿能够与所述第一花键齿啮合)，啮合圈202的外圆柱面上有短花键齿圈(即第四花键齿，其沿所述啮合圈202轴向设置且周向分布在所述啮合圈202上，所述第四花键齿能够与所述第一花键齿啮合)，第三花键齿的断面形状与第四花键齿的断面形状相同。啮合套208上在靠近所述第三花键齿的所述第一花键齿一端设置有第一倒角，第一锁环204上在靠近所述第一倒角的第三花键齿一端设置有第二倒角，啮合圈202上在靠近所述第三花键齿的所述第四花键齿一端设置第三倒角，且第一倒角、第二倒角和第三倒角相同，起锁止作用，以防止啮合圈202在与啮合套208同步前与啮合套208的第一花键齿进行啮合。当第一锁环204内锥面与啮合圈202外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下第二凸轮轴112转速迅速升高到与第一锁环204转速相等(两者同步旋转)，第一凸轮轴相对于第一锁环204的转速为零，惯性力矩随之消失。此时啮合圈202在电磁作用力下不受阻碍地与第一锁环204同步并与啮合套208啮合，第一凸轮轴111和第二凸轮轴112同步转动。
沿所述啮合套208轴向设置且周向均匀分布在所述啮合套208内环面上设置有第一凹槽2081，并且在所述啮合套208内环面中部同轴设置有环形槽2082。并且，沿所述花键毂205轴向设置且周向均匀分布在所述花键毂205上设置有第二凹槽2051，所述第二凹槽2051与所述第一凹槽2081一一对应。三个滑块206分别轴向设置在所述第一凹槽2081和第二凹槽2051中，滑块206可沿第一凹槽2081和第二凹槽2051做轴向移动。滑块206的中间设置有通孔2061，并且穿过所述通孔2061设置有定位销211，所述定位销211一端设置在环形槽2082内，另一端设置在第二凹槽2051内，所述定位销211另一端能够沿第二凹槽2051轴向运动。并且在定位销211另一端套设有弹簧207，在弹簧207的作用下，将滑块206压在啮合套208的内表面上，使定位销211一端突起正好嵌在啮合套208中部的环形槽2082中，保障啮合套208在分离位置时处于中间位置。第一锁环204上的第一圆环形锥面周向与滑块对应设置有三个缺口2041。滑块206的一端深入第一锁环204的缺口2041中，滑块206的宽度小于缺口宽度，只有当滑块206位在缺口2041的中央位置时，啮合套208才能与第一锁环204完全啮合。
而第二锁环213的端部无缺口设置，以限制滑块206沿凹槽向右做轴向移动，进而限制啮合套208复位后向右做轴向滑移。同时为减小啮合套208向右回复到初始位置时的惯性力矩，在第二锁环213的端部与啮合套208右端之间设置有阻尼垫圈。
啮合套208的外圆柱面上缠绕有导电线圈210，且啮合套208轴向长度要大于线圈210长度。导电线圈210通过两端接线头连接到发动机机体外的供电电源，其连接线路通过箱盖且不影响箱盖的安装密封。导电线圈210与啮合套208外圆柱面之间有一定安装间隙(如图3所示)，保障其相对啮合套208轴向运动时不影响导电线圈210。导电线圈210通过安装在发动机机体内的线圈支架209支撑。
线圈210采用导电性能好的导电线圈，且在线圈外围采用环氧树脂封装层来保障其良好的导电特性和耐高温特性等。啮合套208可采用磁导率较高的镍铁合金作为线圈210内的铁芯结构，而花键毂205、第一锁环204和第二锁环213采用磁导率较低的铜制材料，防止其被磁化从而影响啮合套208与花键毂205、第一锁环204和第二锁环213之间的相互磁性作用。
啮合套208沿轴向左右滑移是通过电磁作用力来实现的，因此把啮合套208和导电线圈210组成一组电磁铁结构来磁化啮合套208，并通过改变导电线圈210中电流方向来改变啮合套208的两端磁极变化。
该同步啮合总成装置201中的导电线圈210电流方向控制电路如图4所示，其中保险丝306对整个控制电路起保护作用，电路中的可调电阻模块305对整个电路中电流大小起调节作用。
当接通开关301处于正向位置时(电磁继电器303处于通电状态)，电流由如图4中所示从导电线圈210的a端流向b端，电磁啮合套208左端为N极(右端S极)，此时与第一凸轮轴111上的第一轴肩1111磁极相互吸引(第一轴肩1111采用磁导性好的永磁材料，且第一轴肩右端S极、左端N极)、与第二凸轮轴上的第二轴肩1121磁极相互排斥(第二轴肩1121右端N极、左端S极)。电磁啮合套208在两侧磁力作用下带动滑块206一同向左滑动，当滑块206左端面与第一锁环204的缺口2041内端面接触时，便同时推动第一锁环204移向啮合圈202，二者一经接触便产生摩擦力矩。啮合圈202便在摩擦力矩的作用下带动第一锁环204相对于啮合套208超前一个角度；当第一锁环204缺口的一个侧面与滑块206接触时，第一锁环204便与啮合套208同步转动。此时发动机内第一凸轮轴111和第二凸轮轴112啮合在一起随发动机链轮同步转动，发动机全数气缸处在工作状况下，可满足发动机高速和大扭矩工况下的行驶需求，为发动机高转速和大功率工作段提供保障。
当接通开关301处于反向位置时(电磁继电器304处于通电状态)，电流由如图4中所示从导电线圈210的b端流向a端，电磁啮合套208左端为S极(右端N极)，此时与第一凸轮轴111上的第一轴肩1111磁极相互排斥(第一轴肩右端S极、左端N极)、与第二凸轮轴112上的第二轴肩1121磁极相互吸引(第二轴肩右端N极、左端S极)。电磁啮合套208在磁力作用力下向右滑动回位到初始位置(因第二锁环213的限位作用)，实现第一凸轮轴111和第二凸轮轴112的分离。为保障啮合套208平稳回位到初始位置，在向右滑移初始时采用大电流供电保障其电磁性最强，滑移过程中利用可调电阻模块305逐渐减弱电流强度，且在滑移到初始位置时切断电路。
当同步啮合总成装置201回位到初始位置后，第一凸轮轴111和第二凸轮轴112分离，第二凸轮轴112处于静止状态，发动机第一凸轮轴随发动机链轮同步转动。同时发动机ECU控制喷油系统停止向第二半凸轮轴112对应的气缸内喷射燃油，且使发动机停缸后和三效催化转化器正常匹配，保障三效催化转化器处于高效转化率区间。此时发动机半数气缸处在工作状况下，可满足发动机低速工况下的行驶需求，减少发动机的泵气损失，提高发动机的机械效率，可明显提高发动机的燃油经济性。
优选选用直列六缸发动机机型采用该停缸装置，停缸后该机型稳定性效果好，发动机输出转矩波动较小。因为基于六气缸发动机的汽车在通常行驶中并不需要太大功率输出，可通过停缸装置控制发动机半数气缸运转，以实现发动机在不同行驶工况下的发动机功率输出需求。
本发明提供的可变气缸发动机停缸装置，其基于锁环式同步啮合机构实现的发动机停缸，该装置具有结构简单、稳定好，且方便安装等特点。该装置是通过安装在凸轮轴上的固定轴肩和滑移啮合套的相互磁力作用实现第一凸轮轴和第二凸轮轴的分离或啮合，以实现第一凸轮轴和第二凸轮轴的独立转动或同步转动，即半数气缸或全部气缸的运转。从而满足发动机在不同行驶工况下的发动机功率输出需求，兼顾发动机低速及高速行驶工况下的燃油消耗和动力输出。
本发明还提供一种可变气缸发动机停缸装置的控制方法，采集车辆行驶工况并基于BP神经网络对啮合套缠绕的线圈中电流的方向、大小以及燃油供给进行控制，具体包括如下步骤：
步骤一、建立BP神经网络模型。
BP模型上各层次的神经元之间形成全互连连接，各层次内的神经元之间没有连接，输入层神经元的输出与输入相同，即oi＝xi。中间隐含层和输出层的神经元的操作特性为：
opj＝fj(netpj)
其中p表示当前的输入样本，ωji为从神经元i到神经元j的连接权值，opi为神经元j的当前输入，opj为其输出；fj为非线性可微非递减函数，一般取为S型函数，即fj(x)＝1/(1+e-x)。
本发明采用的BP网络体系结构由三层组成，第一层为输入层，共n个节点，对应表示车辆行驶工况的n个检测信号，这些信号参数由数据预处理模块给出；第二层为隐层，共m个节点，由网络的训练过程以自适应的方式确定；第三层为输出层，共p个节点，由系统实际需要输出的响应确定。
该网络的数学模型为：
输入向量：x＝(x1,x2,...,xn)T
中间层向量：y＝(y1,y2,...,ym)T
输出向量：o＝(o1,o2,...,op)T
本发明中，输入层节点数为n＝3，输出层节点数为p＝3，隐藏层节点数m＝4。
输入层3个参数分别表示为：x1为车速，x2为发动机转速，x3为链轮相对第一凸轮轴的转角；
输出层3个参数分别表示为：o1为线圈中电流的方向，o2为线圈中电流的大小，o3为第二凸轮轴对应的气缸内燃油供给状态；所述输出层神经元值为当o1为1时，此时线圈中电流为正向，当o1为0时，此时线圈中电流为反向；所述输出层神经元值为/>当o3为T时，此时第二凸轮轴对应的气缸内有燃油供给，当o3为F时，此时第二凸轮轴对应的气缸内没有燃油供给。
步骤二、进行BP神经网络的训练。
建立好BP神经网络节点模型后，即可进行BP神经网络的训练。根据产品的历史经验数据获取训练的样本，并给定输入节点i和隐含层节点j之间的连接权值，隐层节点j和输出层节点k之间的连接权值。
(1)训练方法
各子网采用单独训练的方法；训练时，首先要提供一组训练样本，其中的每一个样本由输入样本和理想输出对组成，当网络的所有实际输出与其理想输出一致时，表明训练结束；否则，通过修正权值，使网络的理想输出与实际输出一致；各子网训练时的输出样本如表1所示。
表1网络训练用的输出样本
(2)训练算法
BP网络采用误差反向传播(Backward Propagation)算法进行训练，其步骤可归纳如下：
第一步：选定一结构合理的网络，设置所有节点阈值和连接权值的初值。
第二步：对每个输入样本作如下计算：
(a)前向计算：对l层的j单元
式中，为第n次计算时l层的j单元信息加权和，/>为l层的j单元与前一层(即l-1层)的单元i之间的连接权值，/>为前一层(即l-1层，节点数为nl-1)的单元i送来的工作信号；i＝0时，令/> 为l层的j单元的阈值。
若单元j的激活函数为sigmoid函数，则
且
若神经元j属于第一隐层(l＝1)，则有
若神经元j属于输出层(l＝L)，则有
且ej(n)＝xj(n)-oj(n)；
(b)反向计算误差：
对于输出单元
对隐单元
(c)修正权值：
η为学习速率。
第三步：输入新的样本或新一周期样本，直到网络收敛，在训练时各周期中样本的输入顺序要重新随机排序。
BP算法采用梯度下降法求非线性函数极值，存在陷入局部极小以及收敛速度慢等问题。更为有效的一种算法是Levenberg-Marquardt优化算法，它使得网络学习时间更短，能有效地抑制网络陷于局部极小。其权值调整率选为
Δω＝(JTJ+μI)-1JTe
其中，J为误差对权值微分的雅可比(Jacobian)矩阵，I为输入向量，e为误差向量，变量μ是一个自适应调整的标量，用来确定学习是根据牛顿法还是梯度法来完成。
在系统设计时，系统模型是一个仅经过初始化了的网络，权值需要根据在使用过程中获得的数据样本进行学习调整，为此设计了系统的自学习功能。在指定了学习样本及数量的情况下，系统可以进行自学习，以不断完善网络性能。
通过安装在凸轮轴上的固定轴肩(第一轴肩和第二轴肩)和滑移啮合套的相互磁力作用实现第一凸轮轴和第二凸轮轴的分离或啮合，以实现第一凸轮轴和第二凸轮轴的独立转动或同步转动，所述啮合套与第一轴肩或者第二轴肩的吸引力通过线圈中电流的大小控制：
其中，F为啮合套与第一轴肩或者第二轴肩的吸引力，I为线圈中电流的大小，N为线圈匝数，r为啮合套的外环半径，δ为线圈与啮合套之间气隙间距，rw为线圈半径，x为啮合套深入线圈内腔的轴向长度，ll为线圈的轴向长度。
发动机ECU能够准确地确认发动机的工作排量，使其随时与行车要求保持一致。发动机ECU会根据不同传感器检测汽车实时车速、发动机转速、链轮相对第一凸轮轴的转角等进行综合分析判断。
当发动机的载荷较小不需要太多的动力时，即发动机在低负荷或中速巡航工况下，发动机ECU控制停缸装置及燃油喷射系统以停止发动机半数气缸的运转及燃油供给。此时剩余半数气缸足以维持发动机的正常运转，但停缸后须增大节气门开度，减小节流作用，提高充气效率，以提高混合气的燃烧品质并减少发动机的循环波动。
当汽车在车辆起步、加速或爬坡等任何需要大功率输出的情况下将全部气缸投入工作。切换气缸工作模式后，为使气缸启用或停用时的过渡能够平稳进行，发动机ECU系统会重新调节点火正时和节气门开度以适应发动机当前行驶工况需求。
本发明提供的可变气缸发动机停缸装置的控制方法，基于BP神经网络根据车辆行驶工况对线圈中电流的方向、大小以及燃油供给进行控制；还能根据线圈中电流的大小控制啮合套与第一轴肩或者第二轴肩的吸引力大小。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种可变气缸发动机停缸装置，其特征在于，包括：
第一凸轮轴，其与发动机链轮固定连接；
第二凸轮轴，其与所述第一凸轮轴同轴相对转动连接；
第一轴肩，其固定套设在所述第一凸轮轴上；
第二轴肩，其固定套设在所述第二凸轮轴上；
其中，所述第一轴肩与所述第二轴肩设置在所述第一凸轮轴和所述第二凸轮轴之间，均为永磁体，并且相对侧面的磁极相同；
啮合套，其为圆环形，且同轴设置在所述第一轴肩和所述第二轴肩之间；
花键毂，其同轴设置在所述啮合套内且固定套设在所述第二凸轮轴上；
其中，所述花键毂与所述啮合套同步转动，所述啮合套能够沿所述花键毂轴向滑动；
第一锁环，其空套在所述第一凸轮轴上，且沿轴向靠近所述花键毂方向延伸设置有第一圆环形锥面，所述第一锁环能够与所述啮合套配合；
啮合圈，其固定套设在位于所述第一轴肩和第一锁环之间的所述第一凸轮轴上，且沿轴向靠近所述第一锁环方向延伸设置有与所述第一圆环形锥面配合的第二圆环形锥面；
线圈，其周向间隙缠绕所述啮合套，且所述线圈的轴向长度小于所述啮合套的轴向长度；线圈外围采用环氧树脂封装层；
其中，当所述线圈通正向电流时，所述啮合套与所述第一轴肩相互吸引，所述第一凸轮轴与第二凸轮轴同步转动；当所述线圈通反向电流时，所述啮合套与所述第一轴肩相互排斥，所述第一凸轮轴相对第二凸轮轴转动。
2.如权利要求1所述的可变气缸发动机停缸装置，其特征在于，还包括：
第一花键齿，其沿所述啮合套轴向设置且周向均匀分布在所述啮合套内环面上；
第一凹槽，其沿所述啮合套轴向设置且周向均匀分布在所述啮合套内环面上；
环形槽，其同轴设置在所述啮合套内环面中部；
第二花键齿，其沿所述花键毂轴向设置且周向均匀分布在所述花键毂上，所述第一花键齿与所述第二花键齿啮合；
第二凹槽，其沿所述花键毂轴向设置且周向均匀分布在所述花键毂上，所述第二凹槽与所述第一凹槽一一对应。
3.如权利要求2所述的可变气缸发动机停缸装置，其特征在于，还包括：
滑块，其轴向设置在所述第一凹槽和第二凹槽内；
通孔，其设置在所述滑块中部；
定位销，其穿过所述通孔且一端设置在所述环形槽内，另一端设置在所述第二凹槽内，所述定位销另一端能够沿所述第二凹槽轴向运动；
弹簧，其套设置在所述定位销另一端，用于支撑所述定位销一端置于所述环形槽内。
4.如权利要求3所述的可变气缸发动机停缸装置，其特征在于，所述第一圆环形锥面周向与所述滑块对应设置有缺口，所述缺口的宽度大于所述滑块的宽度；当所述滑块位于所述缺口中部时，所述啮合套与所述第一锁环同步。
5.如权利要求2、3或4所述的可变气缸发动机停缸装置，其特征在于，还包括：
第三花键齿，其沿所述第一锁环轴向设置且周向分布在所述第一锁环上，所述第三花键齿能够与所述第一花键齿啮合；
第四花键齿，其沿所述啮合圈轴向设置且周向分布在所述啮合圈上，所述第四花键齿能够与所述第一花键齿啮合。
6.如权利要求5所述的可变气缸发动机停缸装置，其特征在于，还包括：
第一倒角，其设置在靠近所述第三花键齿的所述第一花键齿一端；
第二倒角，其设置在靠近所述第一倒角的第三花键齿一端；
第三倒角，其设置在靠近所述第三花键齿的所述第四花键齿一端；
其中，所述第一倒角、第二倒角和第三倒角相同。
7.如权利要求3或4所述的可变气缸发动机停缸装置，其特征在于，还包括：
第二锁环，其通过垫圈支撑套设在所述第二凸轮轴上，且沿轴向靠近所述花键毂方向延伸设置有第三圆环形锥面，用于限制所述啮合套复位后继续沿所述啮合套轴向远离所述第一轴肩运动；
螺纹，其设置在所述第一圆环形锥面内环面；
阻尼垫圈，其套设在所述第二圆环形锥面根部。
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